vì sao bánh xe có hình tròn?

Bánh xe có hình tròn vì hình dạng này mang lại hiệu quả và sự ổn định vượt trội khi di chuyển. Các nguyên tắc vật lý và kỹ thuật đằng sau thiết kế này là lý do tại sao hình tròn là lựa chọn tối ưu trong hàng ngàn năm qua.

---

Lực cản lăn và sự di chuyển mượt mà

Lý do chính khiến bánh xe có hình tròn là để giảm thiểu lực cản lăn.

• Tiếp xúc điểm không đổi: Khi một bánh xe tròn lăn trên một bề mặt phẳng, điểm tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đất luôn ở cùng một khoảng cách so với tâm của bánh xe (trục). Điều này giữ cho trục xe và bất cứ thứ gì nó chuyên chở di chuyển theo một đường thẳng ổn định, song song với mặt đất, tạo ra một chuyến đi êm ái và mượt mà.
• Lực cản thấp nhất: Hình tròn là hình dạng duy nhất có thể lăn một cách trơn tru mà không làm thay đổi độ cao của trục. Hãy tưởng tượng một bánh xe hình vuông; khi nó lăn, trục xe sẽ di chuyển lên xuống một cách đột ngột ở mỗi góc, đòi hỏi nhiều năng lượng hơn và tạo ra một chuyến đi rất xóc nảy. Hình tròn lăn một cách tự nhiên và hiệu quả, giảm thiểu năng lượng cần thiết để di chuyển.

---

Phân bổ lực và độ bền

• Phân phối lực đều: Hình tròn có khả năng phân phối áp lực và trọng lượng một cách đồng đều ra mọi hướng từ tâm. Khi bánh xe chịu tải, lực được truyền đều khắp chu vi của nó, giúp bánh xe chịu được tải trọng lớn hơn và bền hơn so với các hình dạng khác có các góc cạnh hoặc điểm yếu.
• Hiệu quả về vật liệu: Do khả năng phân bổ lực hiệu quả, bánh xe tròn có thể được chế tạo tương đối nhẹ mà vẫn giữ được độ bền cần thiết, giúp tiết kiệm vật liệu và năng lượng.

---

Tại sao không phải là hình dạng khác?

Các hình dạng khác đơn giản là không hoạt động hiệu quả:

• Hình vuông hoặc đa giác: Sẽ tạo ra một chuyển động rất xóc, không ổn định và đòi hỏi một lực rất lớn để vượt qua mỗi góc cạnh.
• Hình bầu dục (oval): Sẽ làm cho trục xe di chuyển lên xuống theo chu kỳ, tạo ra một chuyển động nhấp nhô không mong muốn.

Tóm lại, bánh xe có hình tròn vì đó là hình dạng hoàn hảo để lăn một cách hiệu quả, ổn định và mượt mà, giúp việc vận chuyển người và hàng hóa trở nên dễ dàng hơn rất nhiều.

Nếu bánh xe có hình vuông hay tam giác, chuyển động sẽ bị giật cục, không đều và gây hao tổn năng lượng. Muốn thử nghiệm điều này? Có những video thú vị về xe bánh vuông chạy trên mặt đất:

Bản tiếng Anh: https://ksml4.com/why-are-wheels-round/